Строительная техника

Промышленные тракторы

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Энергетический критерий оценки трактора в агрегате с дорожностроительным оборудованием может быть найден путем экспериментального определения частного ЭПП. При этом задача сводится к нахождению средних значений (математического ожидания) NKp и су Средние значения мощности на крюке и скорости

Непосредственное измерение тягового усилия на крюке в процессе работы бульдозера или рыхлителя представляет значительные трудности, в связи с чем может быть использовано косвенное измерение Мкр. В этом случае тензометрированием определяют крутящий момент и частоты вращения ведущих колес трактора и рассчитывают математическое ожидание касательной мощности

По известной частоте вращения ведущих колес также рассчитывают теоретическую скорость аг. Одновременно измеряют ид, после чего рассчитывают математическое  ожидание коэффициента

Средние значения vxx и Тост вычисляют аналогично определению их при испытаниях по нахождению технической производительности.

Задача испытаний по определению технической производительности агрегатов на базе тракторов в общем виде сводится к нахождению объема (или массы) грунта, разработанного и перемещенного агрегатом, и замеру времени, необходимого для выполнения этой работы, или к определению объема (или массы) грунта, разработанного и перемещенного за один цикл, и замеру времени одного цикла. Соответственно разделяются и экспериментальные методы определения   технической   производительности.

Методика определения технической производительности бульдозеров изложена в ГОСТ 10792—81 «Бульдозеры гусеничные общего назначения. Правила приемки и методы испытаний». По этой методике проводят отрывку траншей с перемещением грунта в кавальер за определенное время работы. При испытаниях бульдозер и выделенный для сравнения бульдозер-аналог устанавливают рядом и разрабатывают в шахматном порядке по три траншеи одинаковой длины и с одинаковой дистанцией перемещения грунта. Работают примерно в течение 1 ч. При этом определяют общий объем траншеи (в плотном теле), общий расход топлива за время отрывки траншеи, общую продолжительность отрывки траншеи, число циклов, положение трактора на рабочей площадке в начале и конце каждого цикла, проводят сплошной хронометраж и отмечают время начала и конца каждого хода.

Рассчитывают производительность, часовой расход топлива, средние скорости движения на рабочем и холостом ходу, среднюю дистанцию рабочего хода, средний объем призмы волочения грунта

Для решения задач по оценке базового трактора описанный способ наряду с положительными сторонами (высокая степень отработки, простота) имеет ряд недостатков. Наиболее существенным является то, что практически невозможно точно определить расстояние L от центра тяжести траншеи до центра тяжести кавальера, что может привести к ошибке при сравнении различных тракторов.

Для повышения достоверности результатов испытаний по изложенной методике в нее необходимо вносить следующие дополнения.

Для  того, чтобы исключить ошибку    при     определении среднего расстояния от центра тяжести кавальера, дополнительно определяют производительность агрегата непосредственно в траншее. При этом фиксируют время в моменты, когда трактор покидает траншею и возвращается в ее пределы, объем разработанного грунта (траншеи) делят на время пребывания трактора непосредственно в траншее. Одновременно авторами был разработан метод РТМ 23.1.6—79 определения производительности бульдозеров, защищенный авторским свидетельством.

Перед началом испытаний трактором-бульдозером отрывают траншею длиной 80—100 м, глубиной, равной высоте отвала бульдозера, и выравнивают ее дно. Вдоль всей траншеи на расстоянии, начиная с 11 м от ее края, устанавливают через 2 м вешки с написанными на них цифрами, соответствующими расстоянию от начальной вешки. При проведении работы трактор устанавливают у начальной отметки и осуществляют копание и перемещение грунта на заданную дистанцию. При этом измеряют времена набора грунта. В конечной точке трактор останавливается, после чего фиксируют расстояние рабочего хода и проводят замер призмы.

Призму измеряют одним из следующих способов.

При   первом  способе  к  месту  остановки  трактора-бульдозера

с призмой грунта через специальные проходы подают погрузчик

и набирают в ковш грунт. После каждого набора грунта погрузчик

выезжает на ровную площадку, ковш погрузчика устанавливают

в определенное положение,  открывают запорный  кран  и  фикси

руют показание манометра, связанного с нижней полостью цилиндра

подъема стрелы, после записи кран закрывают. Взвешивание пов

торяют до  полного забора  призмы  (полной  очистки  площадки).

При втором способе с помощью рулетки, рейки, уровня и отвеса

изменяют линейные размеры и призмы грунта.

Каждый из указанных размеров измеряют трижды в следующих продольных плоскостях: осевой плоскости бульдозера и плоскостях, находящихся на расстоянии 1/3 длины отвала от осевой. Ширину В призмы определяют измерением ширины траншеи непосредственно над призмой на расстоянии 1 м впереди отвала.

Для аналитического расчета объема призмы по измеряемым геометрическим показателям на основании большого числа опытов, включая применение скоростной киносъемки, были получены типичные профили призмы для различных грунтов и определены эмпирические выражения для их расчетов (в рыхлом теле).

После замера призмы трактор перемещает ее в кавальер.

Размеры призмы могут быть определены в трех показателях: массе, объеме в рыхлом теле, объеме в плотном теле. Для перехода из одного показателя в другой используют данные анализа грунта (объемная масса и коэффициент разрыхления).

В качестве третьего способа определения объема призмы может быть также использована маркшейдерская съемка (с помощью нивелира) профиля дна траншеи до и после набора грунта и последующий расчет объема призмы в плотном теле.

Метод определения технической производительности тракторов-бульдозеров по РТМ в сравнении с описанным выше методом отрывки траншей позволяет следующее.

1.         Значительно сократить требуемые земельные площади. При испытаниях, например, по ГОСТ 10792—81, на трех дистанциях разработки грунта отрывается не менее девяти траншей. С учетом перемычек и площади, занятой кавальерами, для трактора массой 10— 15 т необходима площадь около 0,5 га. При испытаниях трактора и аналога эта цифра удваивается. При предлагаемом методе весь комплекс испытаний  может быть  проведен  в одной траншее.

2.         Обеспечить идентичность грунтовых условий при проведении испытаний в одной траншее.

3.         Обеспечить   точный   замер дистанции  разработки  грунта.

4.         Уменьшить влияние квалификации водителя на стабильность результатов.

В процессе отрывки траншеи проводят от 50 до 120 циклов набора и перемещения грунта. Не все циклы бывают равноценными по полноте набора призмы. При этом водитель высшей квалификации обеспечивает большее число полноценных циклов. При проведении испытаний по настоящей методике организация цикла с полноценной призмой для водителя значительно облегчается.

5.         Свести к минимуму неравные условия при определении производительности тракторов с малыми и большими массами. Для легких тракторов объем вынутого грунта меньше, что предопределяет иную, более пологую форму кавальера. Следовательно, при отсыпке грунта в кавальер тракторы с небольшой массой преодолевают меньший угол подъема, что соответственно сказывается на скорости рабочего хода.

6.         Уменьшить цену ошибки при проведении опытов. Если при разработке траншеи были какие-либо неисправности агрегатов, местное уплотнение грунта или другие элементы, искажающие результаты опыта, то необходимо проводить отрывку новой траншеи полностью. При испытаниях по настоящему методу достаточно повторения  одного  цикла.

7.         Сократить трудоемкость  и время  проведения  опытов.

8.         Обеспечить одновременное проведение опытов по определению производительности и замеру параметров трактора в процессе работы с  помощью тензолаборатории.

Сравним указанную методику с зарубежными. Фирма «Катерпиллар» (США) использует три метода определения производительности.

Первый метод — отрывка траншей и обмер их объема, второй отличается от первого обмером объема разработанного грунта в кавальере, а третий базируется на определении цикловой производительности при измерении отсыпанной призмы грунта (Я и W), последующем расчете ее объема по эмпирическим формулам и хронометраже цикла

Третий метод получил наибольшее распространение и отличается простотой, низкой трудоемкостью, минимальной потребностью в земельных площадях. К недостаткам этого метода можно отнести несколько пониженную точность определения объема призмы вследствие рассыпания грунта в боковые валки в процессе его бестраншейного транспортирования и неточность обмера свободно лежащей на  поверхности призмы.

По сравнению с третьим методом (фирмы «Катерпиллар») определения технической производительности метод по РТМ 23.1.6—79 имеет несколько большую трудоемкость (необходима предварительная отрывка траншеи), зато обеспечивает большую точность определения призмы волочения в результате уменьшения потерь грунта в боковые валки и относительно точный замер трех сторон призмы,  ограниченных отвалом бульдозера и стенками траншеи.

Японская фирма «Комацу» использует метод, заключающийся в определении объема малой траншеи, отрытой в искусственно подготовленном грунте при выполнении 10 циклов и последующем укладывании призмы в ряд. Кроме того, в Японии действует и национальный стандарт JISD 6507—1976, по которому в искусственно подготовленном грунте разрабатывают траншеи несколько большего объема. Для методов испытаний, принятых в Японии, наряду с высокой точностью и корректностью экспериментов требуется большой объем работ и специальная техника по подготовке имитационной грунтовой смеси, а также исключается возможность изучения влияния грунта на эффективность агрегата.

Сравним результаты испытаний по различным методам, пользуясь удельными показателями производительности и принимая дистанцию разработки и транспортирования грунта 40 м. При испытаниях тракторов в среднем удельная производительность на 1/кВт мощности двигателя составляет по ГОСТ 10792—81 0,5—0,7 мэ/кВт*ч, по РТМ 23.1.6—79 — 0,75—0,95 м3/кВт-ч, или по РТМ в среднем в 1,1—1,4 больше, чем по ГОСТ.

Указанная разница обуславливается большим объемом призмы при испытаниях. Объясняется это тем, что при определении производительности по РТМ в каждом опыте измеряют полную призму грунта, а при определении объема призмы по ГОСТ считают среднее значение за цикл как частное от деления объема разработанной траншеи  на  число  циклов.

Имеются экспериментальные данные испытаний тракторов-бульдозеров по третьему методу фирмы «Катерпиллар». По этим данным при дистанции транспортирования 40 м удельная производительность составляет в среднем около 1,4 м3/кВтч в рыхлом теле, или 1,08 м3/кВт«ч в плотном теле при принятом коэффициенте разрыхления /Ср = 1,3.|Эта производительность в 1,5 раза больше, чем при испытаниях тракторов по ГОСТ 10792—81, и ориентировочно совпадает с результатами испытаний по РТМ 23.1.6—79, что необходимо учитывать при сравнении данных по технической производительности тракторов. Можно отметить, что результаты испытаний по РТМ также практически совпадают с данными фирмы «Комацу».

Техническую производительность скреперныхдагрегатов определяют в соответствии с ГОСТ 13262—79. Основой метода при этом является разработка траншеи в течение 1—2 ч с последующей транспортировкой грунта, его отсыпка и возвращение в траншею. Производительность определяется как частное от деления объема вырытой траншеи на время ее разработки, транспортирования и отсыпки грунта (т. е. суммарное время циклов).

Наряду с указанным методом целесообразно использовать ускоренный метод. По этому методу определяют производительность трактора в нескольких (не менее 5) циклах отдельно, а затем рассчитывают среднее значение производительности. Хронометраж цикла трудностей не вызывает, а массу грунта в ковше определяют как разность масс груженого и порожнего скреперов при их взвешивании на специальных весах, сконструированных и изготовленных для проведения испытаний по данной методике.

Метод определения технической производительности трактора в агрегате с рыхлителем в настоящее время не существует, в связи с чем единственным достоверным экспериментальным критерием оценки трактора в агрегате с рыхлителем можно считать частный ЭПП. Реально техническую производительность можно определять применительно к бульдозерно-рыхлительному агрегату. Для этой цели используют следующую методику.

Техническую производительность следует определять при разработке горизонтальной площадки. Перед началом работы проводят нивелировку разрабатываемой площадки по сетке 2x2 м. Размеры разрабатываемых площадок должны быть следующими: длина 60 м для всех тракторов, ширина площадки от 15 до 20 м, допускается меньше, но не уже удвоенной ширины бульдозерно-рыхлительного агрегата.

При проведении испытаний рыхление проводят в продольном направлении. На тяжелых грунтах при отсутствии эффективного разрушения между параллельными резами допускается рыхление в продольном,   поперечном  или диагональном  направлениях.

Шаг рыхления (расстояние между двумя параллельными резами) выбирают из условия разрушения грунта между резами, допускающего дальнейшую уборку грунта бульдозером. Разрыхленный грунт убирают с площадки бульдозером и выкладывают породы в отвал трапецеидальной формы. Продолжительность работы — до полной зачистки взрыхленного слоя. Число взрыхленных слоев — не менее двух.

При разработке каждой площадки все элементы цикла следует находить отдельно на рыхлении и работе бульдозерным оборудованием. Все размеры разработанной площадки следует определять через 2 м. По данным замеров необходимо вычислить объем разработанного грунта и часовую производительность.

Общая часовая производительность, м3/ч, бульдозера и рыхлителя Яб. р = WTp/T (здесь Т — время, затраченное на разработку площадки, без нетехнологических простоев, ч).

Необходимо отметить, что производительность при рыхлении и работе бульдозерным оборудованием является условным показателем и ее применение носит ограниченный характер.

Задача испытаний тракторов-погрузчиков на производительность сводится к определению объема (или массы) материала, погружаемого за определенное время, или к определению объема (веса) погружаемого за цикл материала и продолжительности цикла.

Первым методом измеряют объем материала при проведении испытаний в эксплуатационных условиях, например, на открытых горных разработках. Общий объем перегружаемого материала при этом замерялся маркшейдерским способом. Такой метод измерения дает удовлетворительную точность при больших объемах работ (продолжительном времени испытаний). При сравнительных испытаниях опытных тракторов этот метод неприемлем.

Наиболее точным и наименее трудоемким методом определения массы и объема является взвешивание массы материала, погруженного в транспортное средство. При этом желательно, чтобы в кузов транспортного средства входило 3—4 ковша материала. Объем, нагружаемый за цикл, рассчитывают по общей массе, числу циклов и плотности погруженного материала. Этот метод рекомендован ГОСТ 16391—70, его также применяют в методике испытаний [39].

Описанный метод не всегда применим вследствие отсутствия на месте испытаний автомобильных весов требуемой грузоподъемности. Поэтому ГОСТ 16391—70 допускает измерение объема материала маркшейдерским способом и измерение объема с помощью мерного ящика. Недостатки маркшейдерского способа рассмотрены выше, а последний способ очень трудоемок, особенно при испытаниях тракторов-погрузчиков большой грузоподъемности.

При испытаниях на техническую производительность тракторов-погрузчиков использовали метод, при котором взвешивают массу материала в ковше погрузчика с помощью манометра, связанного с нижней полостью цилиндра подъема стрелы. Этот метод обеспечивает относительную погрешность не более 3 % при обеспечении следующих условий: необходимо наличие манометра второго класса точности, взвешивать следует на горизонтальной площадке, ковш при всех взвешиваниях максимально запрокинут к трактору, подъем стрелы постоянен, он контролируется по выходу штока цилиндра, отклонение выхода штока от номинального ±1 мм. Этот метод имеет ряд преимуществ: простота, небольшая трудоемкость, автономность взвешивающего устройства, возможность применения на тракторах-погрузчиках любых масс.

Однако он имеет и недостаток: масса (объем) материала, набираемого трактором-погрузчиком в специальных опытах, выше, чем при обычной работе трактора-погрузчика. Это объясняется тем, что в специальных опытах по набору все внимание водителя сосредоточено на обеспечении достаточного наполнения ковша; водитель медленно отъезжает на площадку для взвешивания, при этом осыпается меньше материала, чем при обычной работе трактора-погрузчика.

Эти недостатки устранены в другом методе определения массы материала. Трактор-погрузчик непрерывно перегружает из бурта в отвал материал в течение п циклов. Затем проводят обратную перегрузку материала из отвала в бурт и взвешивают каждый ковш по описанному выше методу. Определяют общую массу материала, перегруженного за п циклов, и расчетно среднюю массу материала, перегружаемого  за  один  цикл.

Во всех известных методиках продолжительность цикла определяют хронометражом. При этом рекомендуется фиксировать продолжительность следующих элементов цикла: набора, маневрирования с полным ковшом, разгрузки, маневрирования с порожним ковшом.

Движение трактора к месту разгрузки совмещается по времени с подъемом ковша с грузом, и общая продолжительность операции лимитируется более длительным из этих элементов. Поэтому продолжительность движения трактора и ковша измеряют вместе, и отмечается,  что именно лимитирует продолжительность элемента.

Продолжительность цикла и его элемента зависит от схемы маневра трактора-погрузчика на рабочей площадке и взаимного расположения штабеля, погрузчика и транспортного средства. Данные испытаний   по   различным   схемам   являются   несопоставимыми.

В методике испытаний погрузчиков фирмы «Комацу» предусмотрено три варианта расположения транспортного средства относительно штабеля материала: под углом к штабелю, вдоль него или поперек. Введено понятие минимального цикла погрузки, или базового цикла. Способ погрузки, дающий минимальную продолжительность цикла, зависит от конструктивных особенностей трактора-погрузчика.

Для получения данных о минимальной продолжительности цикла, сопоставимых с данными зарубежных фирм, предусматривается серия предварительных опытов с различными схемами движения трактора-погрузчика. По результатам опытов выбирают способ, обеспечивающий минимальную продолжительность цикла. При последующих, зачетных опытах трактор-погрузчик работает по выбранному способу.